机载雷达航摄系统在铁路勘测建设中的应用

机载雷达航摄系统在铁路勘测建设中的应用

何有刚

山东省国土测绘院山东济南250103

摘要：经济发展给人们带来巨大便利的同时也给人们带来了庞大的出行需求，而这些出行中最具有代表性的就是铁道出行，在铁道建设的过程中铁路勘测占据着重要的地位，而在这一过程中存在了一些复杂的问题，文章分析了激光雷达技术应用于铁路勘测过程中的一些可能出现的复杂问题同时将机载雷达航摄系统与传统勘测所用的系统进行横向比较来明确其中具体存在的问题以及有关的改进策略。

关键词：机载雷达；铁路勘测；分类比较

1、前言

机载雷达勘测技术集中了激光测距技术和GPS技术以及惯性测量技术的特点，是一种灵活多用的新兴技术，其主要远离是通过将脉冲发射向地面然后根据反射用时以及一些其他因素来判断出目前高度，同时用POS系统来确定三维坐标具体位置。这种技术是现在最先进的三位航空遥感技术，这种技术对植被具有一定的穿透能力，同时不需要采用像控等设施。与传统勘测方式比起来有高精度等优势。这种技术可以直接获取地面三维坐标，同时根据具体情况来构建数字模型以及影响。

2、机载雷达数据处理的问题

机载雷达应用过程中数据处理是重要的部分，其中存在的一些问题包括对于量度的转换和对于数据的进一步分类。

2.1坐标以及高度的转换

机载雷达技术借助GPS差分定位系统可以准确快速的获得地面上具体物体的三维坐标情况，运用全球坐标体系来进行确认，在应用过程中很多都是次啊用的国家或者地方的坐标体系。GPS系统采用的是以椭球为基准，但是实际确认的情况中往往会存在了一些需要其他要求的情况，这时候就需要用大地作为水平面为基准来确定高度，因而必须解决定位坐标和高度之间的转换问题才能采用雷达测量数据直接用于勘测过程中。铁路进行雷达摄影的过程中首先要确认精密单点的精准度能否满足要求，然后在每五十千米处设立一个基准站，然后采用国家或者地方坐标系，采用GPS作为基线的约束差来将雷达数据转换为具体的坐标点。或者采用控制点来练习国家或者地方控制点来精确获取坐标然后用转换参数进行坐标转换。高度的转换就是通过雷达数据来去人高度一场，然后通过正常高度和控制点来进行异常模型模拟。因为国土特点，平原地区较多，而平原地区的高度差别比较小，控制点就可以相距比较远的距离，其密度可以根据实际情况来进一步考虑。

2.2数据分类

机载雷达技术可以获取大量三维离散点，这些点涵盖了地面一切有反射性质的物体，所以在后期还要对这些反射进行归类并剔除一些具有误导性的点。激光遇到地面和树叶以及建筑物等各种具有反射性质的物体之后会进行反射同时记录下该点的三位属性，所以电云的分类原理即通过激光点高度和周围其他点的高度进行比较从而得出结论的。点云的数据分类通常是通过宏自动进行的，但是这还不够精准，为了增加其数据精确度，我们采用人工干预的方式来对于一些植被茂密地区以及地面确认点比较少的的地方进行反复喝茶，避免把植被当做点来进行处理。

3、机载雷达测量技术在铁路勘测中的应用及优势

铁路勘测的设计工作必须要结合比例尺数字图和正射影像还有横断面等数据进行，机载雷达的测量技术在铁路勘测过程中的运用可以有效提高勘测的效率以及所得数据的精确度等。

3.1制作DOM以及DEM

机载雷达的相机具有比较小的辐面，其对于物象的采集能力很低，但是如果通过POS进行详细运算来获得相片的具体外放伪元素就可以迅速而准确的做出来正射影像即DOM。在制作DOM过程中同时可以对于点云摄像等进行配准措施。制作DOM并进行配准的过程可以有效的对点云进行详细分析判断同时提取出建筑物的具体信息。在提取过程结束之后对于数据输出进行检验同时制作数字模型，在这一过程中可以根据需要来构建三角网以及格网等图像结构。

3.2绘制数字线以及划图DLG

机载雷达的测距技术可以为工程提供高精度的模型以及相应数据同时生成数字影像图，同时也能满足工程对于三维设计的数据需求。目前线路的三维设计软件无法直接应用于生产满足时间要求，而且很多施工图都需要手绘来解决，因此即使采用雷达测距的技术也应当绘制出足够比例的数字划线图。机载雷达携带的相机并非专业航摄相机，而且其相机并没有足够大的辐面，因而立体绘图的方法来绘制数字划线图的措施是不可行的。我们采用DEM数字地面模型对高点和等高线进行生成，随后根据影像图来把道路水路等重要因素进行矢量化，形成传统的矢量图之后再进行进一步完善填充。利用DEM数字地面模型来生成高程点等参数的时候可以采用的软件有很多，比如ARCGIS等。生成的等高线和人工描绘的线具有足够的温和性而且软件可以自动提取这些线或者点，不过高程点的生成还是具有均匀性，仿照DOM特征进行提取。生成的等高线可以总结出其特点，首先大部分等高线都有比较好的套合情况，能够满足大多数铁路勘测设计的标准。同时房屋管道等重要参数对铁路走向具有十分重要的意义，因而必须对这些设施的外围轮廓进行反复确认。通常情况下要在DOM上标明出房屋和道路等的轮廓，具体措施应当进行严格要求：首先管道必须先经过野外绘制然后再进行整合绘制，地面上若有通讯线路或者电力运输设施则应当表明其低于1000米的特性，同时DOM表明电线杆的位置，然后通过DSM影响来确认电线杆具体位置以及之间连接的情况。若航摄高于一千米则采用外野调绘的方法进行绘制。

3.3断面的采集

铁路勘测过程中通常以工程计算为主，因此断面是否精准直接影响到工程计算的实用性以及其数字的精确性。实际勘测过程中通常都是用人工勘测的方法来对一些断面进行实际考察，不仅具有较大的劳动强度，得到的数据也十分具有不精确性，因而采用DEM来测量断面，不仅方便易行而且数据十分精准，只要前期工作做的没有问题就可以在数小时内完成对几十千米的断面进行采集的工作，而且所得数据都很精确可靠。

3.4机载雷达测量技术优势

机载雷达测量技术具有很强的穿透能力，若是对光点进行采集，则对天气依赖程度十分小，完全可以在夜间等传统测量无法作业的时间进行作业。这就大大的减少了数据获得的周期，让勘测过程变的快捷。同时机载雷达测量的过程中会用到POS系统，基站具有GPS基准器，联合这些坐标之后可以直接提供国家或者地区的三维坐标，进行一定坐标转化工作后这些数据就可以直接运用到之后的工作中，摄影也相对快捷了起来。除此之外点云数据具有高精度和高密度两大特性，因此对于传统技术手段难以攻克的断面具有十分方便的处理手段，利于三维设计的后续工作。

4、结束语

人们出行方式中铁路出行占据十分重要的地位，铁路的建设过程中勘测则十分重要，传统勘测因为对天气依赖程度较低，依赖外业工作较多而且工作强度大工作精度小，我们采用机载雷达测量技术来弥补这方面的问题。首先制作DOM和DEM，然后通过DLG数字划线图来建立数字模型，随后对于断面进行细致的处理，得到不依赖天气且高精度的数字模型。

参考文献：

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